NetMagic平台硬件开发方法

NetMagic作为支持网络研究的实验平台，已经获得广泛应用。NetMagic平台采用决策与执行相分离的原则和扩充Rule接口的方式，进一步降低了NetMagic平台硬件开发的复杂性。基于用户自定义逻辑UM的NetMagic硬件开发方法和UM开发接口规范的提出不但有效简化了用户逻辑设计工作,而且支持NetMagic资源的优化利用。基于NetMagic平台设计的N Probe为NetMagic的硬件开发提供了一个典型的参考模型。     

基于异构多核处理器的H.264并行编码算法

H.264视频编码标准计算复杂度较高,难以完成高清视频的实时编码。为此,提出异构多核DM6467平台的H.264并行编码算法。综合DM6467内部各个硬件加速引擎的依赖关系和存储器特点,设计宏块级并行编码算法,通过分析多slice模式流水线的特点,以及数字信号处理器和ARM双核任务分配,提出合并流水线、核间负载均衡的优化方案。实验结果表明,优化后的编码器效率提高18%,能实现在DM6467平台上1080P的实时编码。     

RISC/DSP处理器数据转发机制设计

针对一种RISC/DSP结构处理器MediaDSP3201（MD32）,给出了一种分布式数据转发机制设计策略,有效地避免了MD32在执行过程中不必要的流水线停顿,并通过“数据转发链模型”实现.此策略在考虑转发效率的同时,通过电路优化避免转发电路对流水级时延的影响,以提高处理器整体性能.最后以MPEG解码程序为例,说明该策略以较小的硬件成本（占MD32资源的3.7%）有效地降低了CPI值,比集中式数据转发机制的处理性能提高了36%.     

提高硬件多线程处理器性能的方法

在当今的网络处理器中，为了提高吞吐率、实现高性能，部分处理器采用了流水线技术和硬件多线程技术。支持硬件多线程不仅有效地隐藏了访存延迟，而且略去了线程切换时线程相关信息的保存与恢复，减少了线程切换的开销，从而提高了性能。然而硬件多线程并未能彻底消除线程切换的开销，线程切换时仍需要清除与重载流水线，这将浪费一定的时钟周期，不能充分利用多线程带来的好处。该文在IXP2400网络处理器的基础上，提出了一种新的设计方法，使得线程切换时略去了清除与重载流水线的环节，减少了这部分的开销，从而提高了处理器性能。     

网络处理器软件开发模型的研究

网络处理器的高速处理和灵活的可编程性,使它成为当今网络中数据处理的有效解决方案。本文深入探讨网络处理器的软件开发模型。首先,介绍Intel IXP2400网络处理器硬件结构和软件开发平台,然后给出基于网络处理器的路由转发系统的设计实例,阐述网络处理器开发的关键环节,最后提出网络处理器软件开发所面临的主要问题和挑战。     

一种针对短循环的跳转隐藏技术

手持移动应用等嵌入式应用的广泛普及,对嵌入式系统及其核心部件—嵌入式处理器的成本、性能和功耗都提出了苛刻的要求,但是现有技术无法或者很难在低成本下,提高流水线嵌入式处理器的性能。论文提出了一种跳转隐藏技术,它针对嵌入式应用中大量出现且占据大部分执行时间的短循环结构,通过“隐藏”跳转指令,增强流水线效率。分析表明,该方法可以在较小的硬件代价下有效地提高短循环的执行效率,从而进一步满足嵌入式应用对嵌入式系统及其核心部件嵌入式处理器的需要。     

面向粗粒度数据流网络处理器的混合定制硬件加速

本文针对控制流网络处理器固定拓扑结构的限制及指令集并行性开发的不足,将粗粒度数据流设计思想引入到网络处理器体系结构设计中,提出了一种新型粗粒度数据流网络处理器体系结构-DynaNP。DynaNP利用处理引擎(PE)内控制流执行方式获得较高的可编程性,还利用PE间数据流执行方式开发了报文处理中的任务级并行性。为了进一步提高DynaNP的系统流量,面向DynaNP的多核及数据流特性,设计了混合定制硬件加速机制,并详细介绍了实现混合定制硬件加速的关键技术,通过提供统一的混合定制硬件加速接口,可以支持定制指令和协处理器两种典型硬件加速器。     

基于MD5的迭代散列算法

分析网络中用户名、密码的存储方式及其存在的风险。在此基础上分析MD5散列算法的弱点及其破译手段。针对这些破译方法提出基于MD5的迭代散列算法。该算法可以避免第二类生日攻击,并有效提高第一类生日攻击的复杂度,对于破解效率最高的彩虹表也具有免疫性,能够加强密码的安全性能,从而提高网络中信息传递和存储的安全性。     

基于AdaBoost算法的人脸检测在嵌入式系统中的实现

为解决人脸检测实时性问题,针对AdaBoost算法纯软件实现的瓶颈,提出基于FPGA平台的硬件加速策略,采用流水线处理技术实现积分图像的快速计算。实验使用PowerPC405处理器VirtexTM-Ⅱ Pro平台FPGA,在输入图像大小为352×288像素的条件下,检测速度达到每秒50帧,检测率为98%,误检率约1%,实现了实时人脸检测的要求。     

APSoC心音辅助诊断算法硬件加速方法

针对云南边远山区低网络覆盖率和低传输速率下普通移动设备对神经网络处理速度慢、成本高、效率低的问题,提出一种基于APSoC的心音辅助诊断算法的硬件加速方法.在对5122例心音信号进行去噪、特征提取等预处理后,训练CNN网络模型用于心音样本分类.设计通用卷积电路与通用池化电路,将HLS优化后生成硬件电路部署至Zynq-70...     

一种高吞吐量MD5算法的FPGA实现

MD5数字摘要算法在网络安全的诸多方面都得到广泛的应用。由于其串行计算的特点,对MD5算法的加速并不像其它具有并行操作算法那样容易实现。提出了采用4级流水线的结构来提高MD5运算的吞吐量,可以提升至吉比特级。在设计中,参考了分布式存储模型的结构来实现低延迟、低资源消耗及更好的可扩展性。     

基于FPGA的CNN加速SoC系统设计

为提高目前硬件运行卷积神经网络(CNN)的速度和能效,针对主流CNN网络的卷积计算设计加速模块并在FPGA上实现用于加速CNN网络的SoC系统。硬件平台采用带有ARM处理器的ZCU102 FPGA开发板,系统采用处理器和加速器的结构进行设计。加速器负责卷积计算,采用分块技术并重组卷积计算循环次序,使片上缓存的数据复用率更高,减少系统与内存之间数据的传输。支持1×1到11×11的卷积核尺寸,硬件支持的激活函数为ReLU和Leaky ReLU。处理器负责控制并处理CNN网络的其它计算,使SoC系统具有通用性和灵活性。实验结果表明,在100 MHz的工作频率下,峰值计算性能可以达到42.13 GFLOPS,相比CPU和其它FPGA计算的性能有一定提升。     

基于申威众核处理器的MD5解密算法优化

当前的MD5解密算法无法适应申威架构,不能充分发挥申威26010众核处理器的性能优势。针对上述问题,采用散列初始化、循环展开、链接变量优化、61步优化和申请内存优化等优化方法在单核上进行优化,提高解密算法速度,并且将优化后的解密算法改写成主从模式,将计算任务分配到64个从核中并行执行,对主从核的访存方式进行优化,以减少访存对程序带来的时间开销。通过5组不同任务量的测试,实验结果显示在单核上优化后的平均加速比为12.28,在从核上优化后的平均加速比为44.84。实验结果表明在申威26010众核处理器上的MD5解密算法优化方法具有可行性和有效性。     

基于安全风险的RTL级硬件木马验证研究

信息时代使得信息安全变得日益重要。攻击方为了获取想要的信息,除了使用软件方面的手段,如病毒、蠕虫、软件木马等,也使用硬件手段来威胁设备、系统和数据的安全,如在芯片中植入硬件木马等。如果将硬件木马植入信息处理的核心--处理器,那将风险更高、危害更大。然而,硬件木马位于信息系统底层核心的层面,难以被检测和发现出来。硬件木马是国内外学术界研究的热点课题,尤其是在设计阶段结合源代码的硬件木马检测问题,是新问题,也是有实际需要的问题。在上述背景下,围绕源代码中硬件木马的检测和验证展开了研究。基于硬件木马危害结果属性,在学术上提出基于安全风险的模型和验证规则,给出相应的描述形式,从理论上说明安全验证规则在减少验证盲目性、缩小可疑代码范围、提高评估效率的作用,实验表明,基于安全风险规则的验证,可以避免验证的盲目性和测试空间向量膨胀的问题,有效验证疑似硬件木马的存在和危害,对源代码安全评估是有一定效果的。     

面向人脸检测MTCNN网络的加速硬件设计

为加快深度学习人脸检测算法MTCNN(multi-task convolution neural network)的推理速度,满足许多应用场合检测的实时性的要求,基于Xilinx FPGA ZCU102开发板设计针对MTCNN专门优化的卷积和全连接加速硬件.该加速硬件不仅适用于MTCNN网络,其它神经网络推理算法也可以...     

一种异步网络系统的安全通讯方案的设计研究

由于网络环境的限制,异步网络系统的数据安全和与服务器的通讯安全是目前探讨的重要问题之一。分析了现有RSA、DES、MD5等加密技术,针对他们的一些不足,提出了一个异步网络系统的通讯安全方案,即通过综合运用各类数据加密技术,来提高数据的原始性、数据来源和去向的确定性,从而提高数据通讯的安全性。     

基于FPGA的高效可伸缩的MobileNet加速器实现

MobileNet网络是一种广泛应用于嵌入式领域的深度神经网络,为了解决其硬件实现效率低的问题,同时达到在不同硬件资源下具有一定可伸缩性,提出了基于FPGA的一款MobileNet网络加速器结构,针对网络的堆叠结构特性设计了三级流水的加速阵列,并实现了在0～4000乘法器开销下都达到70％ 以上的计算效率.最终在XIL...     

网络环境下计算机硬件的安全保障及维护策略

网络环境下计算机硬件面临新的安全问题,这需要提高对硬件安全保障及维护工作的重视度,提高计算机设备运行的安全质量。鉴于此,文章以网络环境为着手点,分析了硬件对计算机安全运行的影响及原理,总结了网络环境下计算机硬件面临的安全问题,并结合实际情况给出了做好硬件安全保障及维护的策略,希望进一步提高计算机设备运行的安全性。